宋 豫，胡中望

(上海振華重工(集團)股份有限公司，上海 200125)

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機械裝備液壓系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保設(shè)計研究

宋 豫，胡中望

(上海振華重工(集團)股份有限公司，上海 200125)

研究提出了機械液壓系統(tǒng)設(shè)計中必須堅持節(jié)能環(huán)保目標的思想，提出了科學(xué)選用機械液壓系統(tǒng)元件、提高機械液壓系統(tǒng)液壓泵的工作效率、做好機械液壓系統(tǒng)的抗泄漏設(shè)計、優(yōu)化機械液壓系統(tǒng)功率匹配、提高機械液壓系統(tǒng)節(jié)能水平等方法，希望對重新解構(gòu)機械液壓系統(tǒng)環(huán)保設(shè)計概念，實現(xiàn)全面節(jié)能設(shè)計目標有所幫助。

機械裝備；液壓系統(tǒng)；節(jié)能環(huán)保；設(shè)計；抗泄漏；功率匹配

在機械液壓系統(tǒng)設(shè)計過程中，要在關(guān)鍵環(huán)節(jié)和細節(jié)設(shè)計中體現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標，堅持原則、細節(jié)、關(guān)鍵設(shè)計，為機械液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供保障和基礎(chǔ)，特別是在液壓元件、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功率匹配等方面，要充分體現(xiàn)節(jié)能環(huán)保要求，這也是機械液壓系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標的重要方式和基本途徑。

1 科學(xué)選用機械液壓系統(tǒng)的元件

在機械液壓系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保設(shè)計中，元件的選用直接決定著機械液壓系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性、效率和安全性，也關(guān)系著機械液壓系統(tǒng)是否能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標，因此，要提升系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保水平，就必須從科學(xué)選用機械液壓系統(tǒng)元件入手。機械液壓系統(tǒng)元件主要包括馬達、液壓缸、液壓泵、控制元件等設(shè)備和部件，節(jié)能環(huán)保設(shè)計一方面是要控制各個元件的節(jié)能性，另一方面是要確保各個元件組成的機械液壓系統(tǒng)滿足節(jié)能環(huán)保要求。在選用馬達的過程中，要控制馬達的功率，避免機械液壓系統(tǒng)頻繁動作而導(dǎo)致馬達過熱，引發(fā)功率不足和能耗增加等問題。在液壓缸設(shè)計中，要控制缸體的強度和重量，避免過度要求強度而導(dǎo)致缸體重量過大，引發(fā)能耗增加，也要避免因過分控制缸體重量而導(dǎo)致強度不足，引發(fā)油質(zhì)泄漏問題。在液壓泵的選用過程中，要充分考慮機械液壓系統(tǒng)的實際負荷，選用節(jié)能型變量泵，有效控制機械液壓系統(tǒng)的整體能耗，增強其穩(wěn)定性。在控制元件的選用過程中，要選擇具有自動控制和自動調(diào)節(jié)功能的元件，有效提升機械液壓系統(tǒng)運動的穩(wěn)定性和準確性，實現(xiàn)對功率和能源的連續(xù)、變化控制，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性與節(jié)能性。

2 提高液壓泵的工作效率

機械液壓系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保設(shè)計應(yīng)將重點放在如何有效提升系統(tǒng)工作效率方面，在同樣的輸入功率條件下，使機械液壓系統(tǒng)更高效地工作，這也是實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保目標的重要途徑。液壓泵是機械液壓系統(tǒng)的重要轉(zhuǎn)換設(shè)備與裝置，是機械液壓系統(tǒng)中初次能量傳遞的關(guān)鍵節(jié)點，因此，液壓泵對機械液壓系統(tǒng)的運行和節(jié)能目標實現(xiàn)有著非常重要的影響。在機械液壓系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保設(shè)計工作中，要從幾個層面考慮液壓泵的選用：第一，要綜合考慮機械液壓系統(tǒng)的工作總效率，液壓泵的設(shè)計要立足于有效提升機械液壓系統(tǒng)的動力水平，做到對各種環(huán)境、各類型工作的有效適應(yīng)，防止在高負荷和長時間的系統(tǒng)運行中，出現(xiàn)系統(tǒng)損壞和功率輸出下降等問題。在穩(wěn)定整個機械液壓系統(tǒng)的同時，有效控制浪費與污染問題。第二，要平衡機械液壓系統(tǒng)正常運行與節(jié)能環(huán)保目標的動態(tài)關(guān)系。液壓泵的設(shè)計既應(yīng)確保系統(tǒng)的正常運行，實現(xiàn)各類條件下的穩(wěn)定、連續(xù)工作，也應(yīng)留有一定的功率和效率空間，以便提升機械液壓系統(tǒng)的運行效率，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的設(shè)計意圖。第三，控制機械液壓系統(tǒng)液壓泵的參數(shù)。一方面要控制液壓泵的結(jié)構(gòu)形式，使其適應(yīng)機械液壓系統(tǒng)的特點，在有效融入系統(tǒng)的同時，實現(xiàn)穩(wěn)定、連續(xù)、高效的工作效率。另一方面，要控制液壓泵的轉(zhuǎn)數(shù)，避免液壓泵在1 800 r/min以上轉(zhuǎn)速出現(xiàn)的泄漏、不穩(wěn)定等問題。第四，要加強液壓泵油品的選擇，特別是在油質(zhì)的黏度上，要進行合理設(shè)計，有效控制液壓泵內(nèi)部因摩擦產(chǎn)生的壓力損失，逐步提升液壓泵的工作效率，實現(xiàn)機械液壓系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保運行。

3 做好機械液壓系統(tǒng)的抗泄漏設(shè)計

機械液壓系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保設(shè)計要從系統(tǒng)組成的角度出發(fā)，分析機械液壓系統(tǒng)可能產(chǎn)生的污染問題，在設(shè)計過程中，有效優(yōu)化機械液壓系統(tǒng)體系，強化機械液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)和部位，確保機械液壓系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，避免機械液壓系統(tǒng)泄漏，提升機械液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性，進而控制機械液壓系統(tǒng)工作中的能耗，防止機械液壓系統(tǒng)作業(yè)對環(huán)境造成污染和破壞。避免機械液壓系統(tǒng)泄漏是節(jié)能環(huán)保設(shè)計的出發(fā)點，既要防止機械液壓系統(tǒng)的內(nèi)部泄漏，也要防止機械液壓系統(tǒng)的外部泄漏。在機械液壓系統(tǒng)設(shè)計中，要強化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，有效預(yù)防薄弱部位產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)性、系統(tǒng)性泄漏。在倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保設(shè)計的今天，要做好機械液壓系統(tǒng)的材料性質(zhì)控制，選用高分子、高強度的材料作為機械液壓系統(tǒng)的組件和密封材料，提升機械液壓系統(tǒng)的整體強度，有效預(yù)防和改善機械液壓系統(tǒng)中的泄漏問題，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標。在機械液壓系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保設(shè)計中，要控制系統(tǒng)和部件間的間隙，重點對補償量、熱脹系數(shù)、形變系數(shù)、材質(zhì)強度等參數(shù)和性質(zhì)加以控制，確保機械液壓系統(tǒng)能夠有效控制相關(guān)變量和參數(shù)，減少間隙，減少機械液壓系統(tǒng)內(nèi)外泄漏量，選用具有高耐久性和高穩(wěn)定性的密封件，提升機械液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，有效預(yù)防泄漏。在機械液壓系統(tǒng)中，要充分考慮機械液壓系統(tǒng)的制造、裝備、運行、維護等細節(jié)問題，全面嚴格控制可能引起泄漏的各類因素，特別是要對機械液壓系統(tǒng)的表面形式、加工尺寸、幾何形狀、表面光滑度等重要要素進行控制，應(yīng)用成熟、穩(wěn)定的工藝，有效確保機械液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定、連續(xù)、安全工作狀態(tài)，避免人為因素或泄漏引發(fā)的環(huán)境污染問題。在機械液壓系統(tǒng)設(shè)計中，要強調(diào)節(jié)能環(huán)保目標，還應(yīng)控制液壓油的選擇，有效提高液壓油的適應(yīng)性，減少高壓泄漏和溫度敏感性過高等問題，在持續(xù)傳動、有效剪切速度的條件下，防止機械液壓系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏與污染問題。

4 優(yōu)化機械液壓系統(tǒng)的功率匹配

機械液壓系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保設(shè)計的中心是動力源與負載工作，機械液壓系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保設(shè)計是否成功，主要取決于功率、效率等發(fā)動機關(guān)鍵參數(shù)的選擇。在機械液壓系統(tǒng)設(shè)計中，應(yīng)平衡系統(tǒng)內(nèi)部傳動、系統(tǒng)功率輸出等關(guān)鍵參數(shù)的關(guān)系，避免出現(xiàn)“大馬拉小車”的問題，要將節(jié)能環(huán)保設(shè)計的重點放在功率匹配元件和控制方面，設(shè)計要以低能耗、低污染為出發(fā)點，加強動力源的種類、功率和結(jié)構(gòu)設(shè)計，有效減少系統(tǒng)不連續(xù)工作、超負荷工作產(chǎn)生的污染、能耗問題，減少機械液壓系統(tǒng)的不穩(wěn)定輸出問題，有效提升機械液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性，確保實現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保目標。在環(huán)保設(shè)計中，動力源可選用節(jié)能型發(fā)動機，以保證機械液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

5 提高機械液壓系統(tǒng)的節(jié)能水平

要做好機械液壓系統(tǒng)的節(jié)能控制，這是機械液壓系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保設(shè)計的關(guān)鍵。在機械液壓系統(tǒng)高效節(jié)能設(shè)計過程中，要有結(jié)構(gòu)控制與目標控制意識，要綜合系統(tǒng)構(gòu)成和節(jié)能體系，將機械液壓系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計作為立足點，強化節(jié)能設(shè)計，實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護。要將生態(tài)環(huán)境綜合治理、機械液壓系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保設(shè)計有效整合，將設(shè)計工作轉(zhuǎn)化為環(huán)境綜合保護、減少污染、提升機械液壓系統(tǒng)產(chǎn)品競爭力等部分，融合雙泵分合流技術(shù)、液壓負荷傳感技術(shù)、靜液驅(qū)動技術(shù)，優(yōu)化機械液壓系統(tǒng)設(shè)計工作。

6 結(jié)語

機械液壓系統(tǒng)的發(fā)展必須以節(jié)能環(huán)保和綠色智能為前提，盡量在設(shè)計中突出節(jié)能效益和環(huán)保目標，建立機械液壓系統(tǒng)的節(jié)能新體系，通過全面調(diào)節(jié)工作狀況、使用狀況、設(shè)備狀況，設(shè)計出節(jié)能環(huán)保的機械液壓系統(tǒng)，滿足市場需求和社會發(fā)展需要，進一步提升機械液壓系統(tǒng)的先進性、整合性，促進機械液壓制造產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展。

[1] 郭研，王海蘭，陶新良.工程機械液壓系統(tǒng)可靠性設(shè)計分析[J].起重運輸機械，2012，(04)：49-51.

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[3] 郭雄華，韓慧仙，曹顯利.工程機械液壓系統(tǒng)可靠性分析[J].制造業(yè)自動化，2010，(05)：225-227.

Research on energy-saving and environmental protection design of mechanical hydraulic system

SONG Yu,HU Zhong-wang

(Shanghai Zhenhua Heavy Industry (Group) Co.,Ltd.,Shanghai 200125,China)

This paper puts forward the idea that the goal of energy saving and environmental protection must be adhered to in the design of mechanical hydraulic system. It puts forward to select mechanical hydraulic system components scientifically,improve the working efficiency of hydraulic pump of mechanical hydraulic system,enhance anti-leakage design of mechanical hydraulic system,and improve the level of energy efficiency of mechanical hydraulic system,hoping to make help for re-deconstructing the concept of environmental design of mechanical hydraulic system.

Mechanical equipment; Hydraulic system; Energy saving; Design; Anti-leakage; Power matching

2017-01-09

宋豫(1986-)，男，工程師，研究生。

TH137

A

1674-8646(2017)06-0118-02